Il Primo Motore Turbo in F1 e le sue evoluzioni

Il motore turbo (o motore sovralimentato mediante l’utilizzo dei gas di scarico) venne portato nel circus della F1 dalla Reanault. Il debutto avvenne nel Gran Premio d’Inghilterra del 1977, il pilota era Jean Pierre Jabouille.

Le caratteristiche di tale motore erano:

• Cilindrata                                    1492 cm³ = 1,492 Lt
• Numero cilindri                         6
• Disposizione                               V a 90°
• Alesaggio                                     86 mm
• Corsa                                           42,8 mm
• Potenza massima                      600 cv
• Numero max di giri (1)            500
• Numero turbo                           2 (uno per bancata)
• Pressione di alimentazione    1,8 atm
• Coppia max                               43 kgm a 9000
• Rapporto di compressione     7,5: 1
• Turbine                                       2 costruttore   KKK
• Valvole per cilindro 4
• Angolo della valvola di aspirazione 10°
• Angolo della valvola di scarico 11,5°

Questo motore V6 (6 cilindri a V con le 2 bancate a 90° fra loro) era costituito inizialmente da un monoblocco compatto in ghisa speciale, con canne riportate al cromo-molibdeno nitrurato. L’albero motore, ricavato dal pieno in acciaio nitrurato, era montato su 4 cuscinetti di banco, con bielle in acciaio e pistoni in lega di alluminio forgiati.

La testata era naturalmente in lega leggera con 4 valvole per cilindro comandate da doppi alberi a camme ricavati per lavorazione da un’unica barra d’acciaio; le superfici degli eccentrici erano indurite tramite trattamento di cementazione.Il motore era dotato centralmente di un sistema di iniezione diretta prodotto dalla Kugelfischer e da una grande turbina Garrett da 90.000 giri/minuto.

Successivamente nel 1979 la Renault presentò il doppio turbocompressore prodotto dalla KKK uno per ogni bancata di cilindri con cui furono migliorate le risposte in accelerazione. Vennero pure realizzate speciali camicie cilindri in alluminio sempre nel basamento in ghisa.

Figura 1 il primo motore turbo in Formula1 della Renault

Finalmente la Renault nel 1983 presentò il suo motore turbo con il monoblocco interamente in alluminio, con largo uso di leghe di magnesio e coperchi in fibra di carbonio. Tutto questo permise una riduzione dei pesi di circa 12 Kg e con una rivisitazione dei conduttori di alimentazione/ scarico e con nuove turbine si arrivò in qualifica, fuori dai problemi legati ai consumi, a ottenere una potenza di circa 500 cv per litro di cilindrata. La prima storica vittoria del motore turbo in Formula 1 avvenne nel gran premio di Francia con Jean Pierre Jabouille alla guida della Renault EF2.

Dopo la Renault anche la Ferrari costruì un 6 cilindri a V 1500 cm³ turbocompresso che debuttò in F1 nel 1981. Contemporaneamente anche l’inglese Brian Hart costrui’ il suo motore turbo con un 4 cilindri in linea di 1500 cm³. Seguì poi la BMW e l’Alfa Romeo, la Honda e la Porsche. Quest’ultima casa automobilistica costruì il suo motore per conto di terzi e portava il marchio TAG Porsche.

Dobbiamo aspettare il 1983 per vedere Nelson Piquet conquistare il titolo di campione del mondo di F1 con una BRABHAM BT52 nata intorno al motore BMW caratterizzato da:

• Cilindrata 1499 cm³
• Basamento in ghisa speciale con 4 cilindri in linea
• 4 valvole in testa inclinate di 40° e comandate da doppi alberi a camme
• Alesaggio 89,2 mm
• Corsa 60 mm
• Rapporto di compressione 6,7: 1
• Albero motore speciale a 8 contrappesi su 5 cuscinetti di banco
• Bielle in titanio supertrattate e relativi dadi in acciaio
• Diametro valvola di aspirazione 35,8 mm
• Diametro valvola di scarico 30,2 mm
• Mono turbina, compressore della casa tedesca KKK
• Alimentazione a iniezione meccanica con pompa Kugelfischer

Questo motore è stato in grado di sviluppare in gara circa 740 CV (pari a 494CV/ litro) portati a 800 CV (pari a 534 CV/ litro) in qualifica, con pressioni di sovralimentazione tra i 3 e i 3,2 bar e un regime di rotazione massimo possibile intorno agli 11.000 giri / minuto, regime che con questa lunghezza della corsa portava la velocità media dei pistoni a:

Comunque la potenza massima si raggiungeva intorno ai 9500 giri/ minuto e la coppia massima (circa 50 kgm) intorno agli 8500 giri/ minuto. Lo stesso motore BMW 4 cilindri in linea nel 1986 al limite del suo sviluppo arrivò a fornire la straordinaria potenza di 1300 CV con una pressione di sovralimentazione di 5,5 bar! Tale potenza era ottenibile naturalmente solo in qualifica e per pochissimi giri.

Figura 2 il potentissimo motore BMW

Questo elevato valore di potenza generava nel motore grosse sollecitazioni termiche e meccaniche. Per rendere affidabili questi motori turbo gli ingegneri motoristi  fecero  ricorso a soluzioni tecnologicamente avanzate, come i pistoni con raffreddamento a circolazione d’olio. Per abbassare la temperatura dell’aria di alimentazione furono adottati degli inter-cooler di grosse dimensioni (questi temi verranno trattati nei prossimi articoli). Concludo facendo notare che il motore sovralimentato BMW degli anni 80 ha rappresentato il più importante sviluppo di realizzazione di un motore turbo in F1. La BMW riuscì a dimostrare, partendo dalla semplicità di un motore di serie a 4 cilindri in linea, l’importanza per ottenere elevate potenze, di 2 parametri;

1. l’elevato rendimento termodinamico del ciclo Otto
2. l’elevato valore della pressione di sovralimentazione

rispetto a tutti gli altri parametri in gioco.

Il cambio di regolamenti del 1989 decretò la fine dell’era turbo degli anni 80.

Ing. Romano Venturi docente di Meccanica e Tecnologie al Ch. Lindbergh Institute di Firenze

Segue il prossimo articolo: “I motori turbo in F1 ai giorni nostri”

Per chiarimenti :

e-mail :  venturi.romano mail.com